AI大模型热潮下的耗电挑战与第三代半导体解决方案
AI导读:
OpenAI推出推理大模型o1完整版,AI大模型热潮带来高性能计算和高带宽存储需求激增,导致耗电难题。全球氮化镓领域领军企业EPC指出,数据中心能耗将急剧增加。第三代半导体氮化镓成为解决AI服务器电源高功耗和高功率密度需求的有效方案。
北京时间周五凌晨,OpenAI正式开启了“12天12场直播”活动的序幕,如期推出了推理大模型o1的“满血”版本(即完整版本)和进阶模式,并揭晓了每月收费高达200美元(折合人民币约1453元)的ChatGPT Pro订阅服务。这一消息标志着大模型新一轮热潮的到来。
然而,随着大模型技术的快速发展,高性能计算和高带宽存储的需求也随之激增,给行业带来了前所未有的耗电挑战。全球氮化镓领域的领军企业EPC(宜普公司)的联合创始人兼首席执行官Alex Lidow在接受《每日经济新闻》采访时指出,随着云计算、人工智能、机器学习和游戏等高密度计算应用需求的急剧增加,数据中心的能耗可能会迅速攀升至全球电力生产的8%。
据彭博智库预测,生成式人工智能市场将以42%的年增长率迅速扩张,预计到2032年,其市场规模将从2022年的400亿美元增长至1.3万亿美元。这将导致数据中心对电力和算力的需求急剧上升,用电量激增不仅会对运营效率造成巨大压力,还将成为数据中心实现净零排放目标的重大障碍。
西部证券的研究报告进一步指出,AI行业的快速发展导致电力需求大幅提升。算力核心设备逐渐从传统CPU转向GPU,虽然这提升了计算效率,实现了复杂的数据处理和深度学习模型,但也带来了更高的能耗。国际能源署(IEA)的数据显示,2023年英伟达芯片的电力消耗已达7.3TWh,预计到2026年,这一数字将激增十倍。
与此同时,AI服务器对功率密度的需求也在不断提升。Alex Lidow提到,英伟达GPU产品的功率在过去一年内从300W跃升至800W,并预计下一年将达到1700W。这一趋势不仅推动了AI服务器电源需求的增长,也为相关行业带来了新的发展机遇。
近期,天风国际证券分析师郭明錤表示,由于英伟达GB200订单情况超乎预期,美国电阻公司威世(Vishay)目前2025年的MOSFET(金属氧化物场效晶体管)产能已满载,预计将贡献营收约20%至30%,且毛利率高于平均水平。这一消息反映了AI服务器电源业务在当下的强劲增长势头。
据中金公司研报,AI服务器电源市场主要由中国台湾地区厂商主导,“台达”“光宝”等品牌占据主要市场份额。而在A股市场上,从事AI服务器电源业务的主要公司有麦格米特(SZ002851)、欧陆通(SZ300870)和奥海科技(SZ002993)。这些公司正在积极研发和推广AI服务器电源产品,以满足市场需求。
面对AI服务器电源的高功耗和高功率密度需求,第三代半导体氮化镓被视为一种有效的解决方案。中金公司研报指出,AI服务器电源主要分为AC/DC(交流/直流)和DC/DC(直流/直流)两部分。在电压从1万~3万伏特降低至0.5~1伏特的过程中,数据中心电源架构主要分为保障电路UPS(不间断电源)、机架电源AC/DC、芯片电源DC/DC三个层级。而氮化镓在光和电的转化方面性能突出,可以满足高功率密度和高电源转换效率的需求。
EPC的Alex Lidow表示,氮化镓正在占据更多增量市场,包括AI服务器和激光雷达等。他强调,氮化镓器件因其高效率、低损耗和快速开关特性,可以实现将电源直接从48伏特转换至数字芯片所需的1伏特,从而大幅降低能耗,让数据中心更加节能。此外,TrendForce集邦咨询分析师龚瑞骄也指出,随着模型的发展对算力需求的增加,AI服务器的需求在快速上升,同时服务器电源的效率和功率密度也在持续增加,因此功率器件用量将显著提升。他预计,第三代半导体未来将成为AI服务器升级的“刚需”。
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